[发明专利]考虑相序混合法的分布式发电配电网三相潮流计算方法

权利要求书

1.一种考虑相序混合法的分布式发电配电网三相潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立各类型分布式电源的潮流计算模型

1）PQ节点类型DG

将PQ节点类型DG输出恒定有功和无功功率确定为DG节点的正序有功和正序无功功率，即

P1,DG,i=-PDGQ1,DG,i=-QDG]]>

式中：P_DG和Q_DG分别为PQ节点类型DG的有功和无功输出；

2）PQ(V)节点类型DG

PQ(V)节点类型DG的处理方法类似于PQ节点类型DG，不同之处在于，迭代过程中，需要根据最新DG节点正序电压迭代值不断更新DG节点正序无功功率，然后求出DG节点新的正序注入电流，开始下一次迭代，其计算模型为

P1,DG,i=-PDGQ1,DG,i=-QDG=-f(U1,DG,i)]]>

式中取值有以下2种情况：

a. 采用无励磁调节能力同步发电机作为接口时，DG发出的无功功率为

QDG=f(U1,DG,i)=(EDGqU1,DG,iXd)2-PDG2-U1,DG,i2Xd]]>

式中：P_DG、E_DGq、X_d、U_1,DG,i分别为DG机组的有功输出、空载电势、同步电抗、端电压；

b. 采用异步发电机的风机作为接口时，DG吸收的无功功率为

QDG=f(U1,DG,i)=-U1,DG,i2xp+-U1,DG,i2+U1,DG,i4-4PDG2x22x]]>

式中：P_DG、U_1,DG,i分别为DG的有功输出、机端电压；x为异步电机定子漏抗与转子漏抗之和；x_p为异步电机励磁电抗与机端并联电容等效电抗；

3）PV节点类型DG

考虑到发电机运行特性和三相对称DG存在不对称运行状态情况，将PV节点类型DG输出恒定有功功率确定为DG节点正序有功功率，将输出恒定电压幅值确定为DG节点正序电压幅值，求出满足DG节点正序电压幅值与PV型DG电压额定值相等的DG节点正序无功功率；则有

P1,DG,i=-PDGU1,DG,i=UDG]]>

针对PV节点类型DG，采用开环阻抗矩阵来处理PV型DG节点，在一个含有n_DG,PV个PV型DG的三相配电网的正序网络中，若在每个PV型DG节点处开环后出现n_DG,PV个开环点，则存在

ΔU_1,DG=Z_1,DGΔI_1,DG

式中：ΔU_1,DG、ΔI_1,DG为开环点校正的正序电压、正序电流矩阵；Z_1,DG为从开环点看进去的戴维南等值阻抗矩阵；

针对任一放射三相配电网的正序网络中，从道路矩阵T₁中把各PV型DG节点所对应行向量提取出来组成一个新的矩阵T_1,DG，则有

Z1,DG=T1,DGZ1,bT1,DGT]]>

把ΔU_1,DG、ΔI_1,DG、Z_1,DG表示为

ΔU_1,DG=Δe_1,DG+jΔf_1,DG

ΔI_1,DG=Δc_1,DG+jΔd_1,DG

Z_1,DG=R_1,DG+jX_1,DG

式中：Δe_1,DG和Δf_1,DG分别表示ΔU_1,DG的实部和虚部矩阵；Δc_1,DG和Δd_1,DG分别表示ΔI_1,DG的实部和虚部矩阵；R_1,DG和X_1,DG分别表示Z_1,DG的实部和虚部矩阵；

在第k次迭代时，第i个PV型DG节点的开环正序电压为，假定开环点两侧具有相同的相角，则第i个PV型DG节点的实际正序电压与PV型DG的额定电压之差为

ΔU·1,DG,ik=(U1,DG,ik-UDG,i)ejθ1,DG,ik=ΔU1,DG,ikejθ1,DG,ik]]>

ΔU1,DG,ik=U1,DG,ik-UDG,i]]>

式中：U_DG,i为第i个PV型DG的额定电压幅值；θ_1,DG,i为的相角；

第k次迭代后，设第i个PV型DG节点正序电流改变量为，则其正序视在功率的改变量为

ΔS1,DG,i(k+1)=3UDG,iejθ1,DG,ikΔI·1,DG,ik*=3UDG,iejθ1,DG,ik(Δc1,DG,ik-jΔd1,DG,ik)]]>

则该PV型DG节点正序有功功率增加量为

ΔP1,DG,i(k+1)=Re(ΔS1,DG,i(k+1))=3UDG,i(cosθ1,DG,ikΔc1,DG,ik+sinθ1,DG,ikΔd1,DG,ik)]]>

因为PV型DG节点正序有功功率为常数，所以，根据上式可以求出

Δc1,DG,ik=-Δd1,DG,iktanθ1,DG,ik]]>

由于比较小，远小于，因此有ΔI_1,DG≈jΔd_1,DG，且Δe_1,DG=ΔU_1,DGcosθ_1,DG≈ΔU_1,DG，则可得出

Δd1,DGk=-X1,DG-1ΔU1,DGk]]>

而该PV型DG节点正序无功功率增量为

ΔQ1,DH,i(k+1)=Im(ΔS1,DG,i(k+1))=3UDG,i(sinθ1,DG,ikΔc1,DG,ik-cosθ1,DG,ikΔd1,DG,ik)]]>

则可得出

ΔQ1,DG,i(k+1)=-3UDG,iΔd1,DG,ikcosθ1,DG,ik≈-3UDG,iΔd1,DG,ik]]>

若U_DG,i均为1.0pu，则，于是有；

而第k+1次迭代时，第i个PV型DG节点的正序无功功率为

Q1,DG,i(k+1)=Q1,DG,ik+ΔQ1,DG,i(k+1)]]>

然后求出DG节点新的注入正序电流，开始下一次迭代；当|ΔU_1,DG|满足收敛精度时，停止迭代；

4）PI节点类型DG

将PI节点类型DG输出恒定有功功率确定为DG节点正序有功功率，将输出恒定电流幅值确定为DG节点正序电流幅值，则有

P1,DG,i=-PDGI1,DG,i=IDG]]>

相应的DG输出无功功率可按下式计算得出：

QDG=|IDG|2(e1,DG,ik2+f1,DG,ik2)-PDG2]]>

式中：P_DG为DG输出的有功功率；|I_DG|为DG恒定电流幅值；和分别为第k次迭代时DG节点i的正序电压实部和虚部；

因此，第k+1次迭代时相应DG节点正序无功功率为

Q1,DG,i(k+1)=-QDG]]>

然后求出DG节点新的注入正序电流，开始下一次迭代；

针对第i个DG节点，其节点注入的正序电流可用下式计算：

I·1,DG,i=[(P1,DG,i+jQ1,DG,i)/(3U·1,DG,i)]*]]>

式中：为该DG节点正序电压相量；

在潮流迭代过程中，若PQ(V)、PV和PI型DG节点出现无功功率越界，则将其转换成PQ型DG节点处理，且Q_DG取各节点类型DG的无功上界或下界，然后重新计算；

步骤二，考虑相序混合法的分布式发电配电网三相潮流算法流程如下

1）确定辐射状配电网树状结构，给节点编号，规定树中的根节点的编号最小，设为0，其余节点按其离根节点的远近来编号，离根节点越远的节点编号越大；而树支的编号则规定为取两端节点编号中的大者；

2）确定配电网拓扑结构参数，包括节点数，支路数；设三相配电网有N个节点，假设首节点是电源且作为参考节点，则独立节点个数为n=N-1，独立支路数b=n；

3）确定分布式发电配电网中DG接入情况，包括DG接入的节点类型和对应的节点号，接入DG的总数量，各类型DG并网参数，各类型并网DG的各自数量；

4）设首节点是电源且作为参考节点，首节点三相电压相量矩阵为U_abc,0，各节点三相电压相量矩阵为U_abc,n，在配电系统三序网络中，可以得出首节点的三序电压矩阵为U_012,0=AU_abc,0，各节点三序电压矩阵为U_012,n；其中，令a=e^j2π/3，A=131111aa21a2a]]>，A-1=1111a2a1aa2]]>；

5）计算各序网络参数Z_s,b；Z_s,b为基于支路i的序阻抗Z_s,bi形成的对角阵，其中，下标s=0,1,2，分别表示三序网络模型中的零序、正序和负序网络模型；支路i的三相阻抗为Z_abc,bi，则有Z_012,bi=AZ_abc,biA^-1，其中，Z012,bi=Z0,bi000Z1,bi000Z2,bi]]>，Zabc,bi=ZiaaZiabZiacZibaZibbZibcZicaZicbZicc]]>；

6）计算各序网的道路矩阵T_s；其中，下标s=0,1,2，分别表示三序网络模型中的零序、正序和负序网络模型；

7）计算各序网中序阻抗灵敏性矩阵；其中，下标s=0,1,2，分别表示三序网络模型中的零序、正序和负序网络模型；

8）给配电网各节点三相电压赋初始值；其中E_n=[E,E,…,E]^T，共n个E，E为3×3单位矩阵；

9）计算第k次迭代时节点i注入的各相电流，其中为节点i各相注入功率，为第k-1次迭代时节点i各相节点电压，Y_p,i为节点i各相并联导纳之和，p=a,b,c，i=1,2,…,n；k为迭代次数变量；

10）计算第k次迭代时节点i注入的各序电流，i=1,2,…,n；

11）针对不同类型DG依据步骤A中对应的潮流计算模型分别计算出第i个DG节点在第k次迭代时的和，然后求出第k次迭代时第i个DG节点的注入正序电流，i=1,2,…,n_DG；其中和分别为第i个DG节点在第k次迭代时的有功功率和无功功率，为第i个DG节点在第k-1次迭代时的节点电压，_nDG为接入系统的DG个数；

12）将负荷节点注入序电流和DG节点注入正序电流叠加，求出第k次迭代时各节点总注入序电流；其中，下标s=0,1,2，分别表示三序网络模型中的零序、正序和负序网络模型；

13）计算第k次迭代时的；其中，下标s=0,1,2，分别表示三序网络模型中的零序、正序和负序网络模型；

14）计算第k次迭代时的；其中，1_n=[1,1,…,]^T，为n维向量；s=0,1,2，分别表示三序网络模型中的零序、正序和负序网络模型；

15）计算k次迭代时节点i三相电压相量，i=1,2,…,n；

16）判断和幅值之差是否满足收敛精度要求；若满足，则结束迭代；否则转步骤9）。